Construire un train électromagnétique simple relève à la fois de la science et de la magie ! À l’aide de quelques fournitures, les enfants peuvent construire un tube de bobine en cuivre qui propulsera leur train de batterie pour se déplacer tout seul ! C’est très cool et une activité STEM vraiment amusante ou un démarreur de projet d’expo-sciences pour les enfants de tous âges.
Construire un train magnéto-électrique
L’une des choses que j’aime dans cette expérience scientifique simple est que, bien qu’elle soit facile à réaliser et amusante à jouer, il existe des expériences d’apprentissage illimitées pour les enfants de tous âges et de tous niveaux. Les adultes seront également mis au défi avec ces concepts. C’est tellement amusant d’explorer la science derrière la pièce !
Une fois que vous avez construit votre train électromagnétique, assurez-vous de faire le plein de piles car c’est vraiment amusant de jouer avec et ces piles ne durent pas éternellement…
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Cette expérience scientifique simple utilise des aimants en néodyme qui sont petits et très puissants, ce qui peut présenter un danger pour la sécurité. Les aimants doivent absolument rester hors de la bouche des enfants et ne jamais être avalés. Les jeunes enfants ont besoin d’une surveillance constante lorsqu’ils jouent avec le train car les aimants sont très puissants et il y a des piles et des fils de cuivre aux extrémités pointues.
Fournitures nécessaires
Instructions pour fabriquer un train de bobines de cuivre électromagnétique
Étape 1
En utilisant le marqueur comme guide, enroulez fermement le fil de cuivre pour créer un tunnel circulaire. La bobine n’a pas besoin d’être parfaite, mais vous voulez éviter les zones qui ont un espace suffisamment grand qui pourrait perturber le chemin des batteries à travers le tube de la bobine.
Continuez à enrouler et à enrouler le fil de cuivre autour du marqueur et à le tirer vers l’avant lorsque vous avez besoin de plus d’espace pour enrouler le marqueur. Vous allez créer un long tube enroulé en cuivre.
Étape 2
Pour fabriquer la batterie et le train d’aimants néodyme, nous avons placé trois aimants de chaque côté de la batterie aux extrémités.
La façon dont vous placez les aimants sur la batterie est-elle importante ?
Cette question pourrait être votre première expérience ! La position de l’aimant changera-t-elle la façon dont le train se déplace ?
: Oui! En fait, les aimants à chaque extrémité doivent être positionnés de manière à s’éloigner les uns des autres.
Si vous alignez les aimants de manière à ce que les deux pôles identiques se fassent face, les aimants se repousseront. C’est ce qu’on appelle la répulsion. Les pôles opposés s’attirent, mais les pôles similaires se repoussent.
DK Découvrez, la science des aimants
Étape 3
Positionnez votre longue bobine de « voie ferrée » en cuivre de manière à ce qu’il n’y ait pas de cordons tranchants ou de torsions créant un chemin dégagé pour le train de la batterie.
Placez le train de batterie à l’intérieur sur une extrémité et lâchez prise…
Le train à batterie ira-t-il dans les deux sens ?
Ceci est une autre expérience amusante que vous pouvez essayer. Insérez le train de batterie dans un sens, puis essayez dans l’autre. Est-ce qu’ils fonctionnent tous les deux ? Ou votre train électromagnétique est-il un train à sens unique ?
Votre train électromagnétique n’ira que dans un sens à cause de la magie des pôles magnétiques.
Regardez notre train électromagnétique en action [Video]
Pourquoi la batterie se déplace-t-elle à travers la bobine de cuivre ?
La réponse à la raison pour laquelle la batterie avec des aimants se déplace à travers la bobine de cuivre est quelque chose qui pourrait être exploré beaucoup plus profondément car la relation entre le magnétisme, le mouvement et l’électricité est compliquée !
Entre électricité, magnétisme et mouvement forment une « super équipe cosmique ». Avec le mouvement et le magnétisme, vous obtenez de l’électricité. Avec l’électricité et le mouvement, vous obtenez le magnétisme. Avec le magnétisme et l’électricité, le mouvement est obtenu.
–Quora, Citation attribuée à Michael Faraday en 1831
Loi de Faraday
Michael Faraday était un physicien qui a fait une grande découverte en 1831 qui porte maintenant son nom sous le nom de loi de Faraday. Il a découvert que la modification d’un champ magnétique peut provoquer la création d’une tension. Et plus le changement que vous faites dans le champ magnétique est important, plus la tension est élevée.
Force de Lorentz
Hendrick Lorentz était un physicien qui a découvert quelque chose sur les champs magnétiques quelques années plus tard en 1895 qui peut nous aider à approfondir cette question.
La force de Lorentz est la force exercée par un champ magnétique sur une charge électrique en mouvement. C’est donc la combinaison de la force électrique et magnétique sur une charge ponctuelle due aux champs électromagnétiques.
–Medium Youngwonks, Qu’est-ce que la force de Lorentz
Moteur homopolaire
Et toutes ces découvertes ont conduit à la compréhension de quelque chose que Faraday avait découvert des années plus tôt appelé un moteur homopolaire qui est un moteur très simple construit pour utiliser le courant continu alimentant le moteur dans une direction. Un autre moteur homopolaire peut être construit avec du fil de cuivre, une batterie et des aimants puissants… cela vous semble familier ?
Le champ magnétique de l’aimant pousse vers la batterie et le courant qui s’écoule de la batterie se déplace perpendiculairement à partir du champ magnétique. Cela provoque la création d’une force perpendiculaire à la fois au champ magnétique et au courant.
–California State University of Bakersfield Department of Chemistry, Comment construire un moteur homopolaire
Mettre tous ensemble
Lorsque la batterie avec des aimants à chaque extrémité est placée à l’intérieur de la bobine de cuivre, elle complète un circuit créant un courant à travers la bobine qui crée alors un champ magnétique.
Qu’est-ce qui se passe : la « barre magnétique virtuelle » créée par le courant circulant dans la bobine pousse l’aimant vers l’avant et tire l’aimant vers l’arrière. Bien sûr, la batterie entre eux est emportée pour le trajet !
–Crânes dans les étoiles, Le mystère du train magnétique
En savoir plus sur l’électromagnétisme
Nous avons été inspirés par la vidéo virale qui circulait et qui montrait ce qu’ils appelaient le train électrique le plus simple au monde :
Je pense que la description la plus complète et la plus compréhensible de la raison pour laquelle la batterie se déplace à travers la bobine de cuivre provient de Skulls in the Stars si vous souhaitez approfondir tous ces concepts.
Qu’ont pensé vos enfants de cette activité STEM ? Aimaient-ils construire leur propre train électromagnétique à partir de fil de cuivre, d’aimants et d’une batterie ?
